中國(guó)粉體網(wǎng)訊  無(wú)機(jī)納米材料是目前國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)之一,。與宏觀尺度的材料相比，其有著獨(dú)特的電,、力,、光、磁,、熱和物理化學(xué)活性,，具有較好的應(yīng)用前景。

另一方面,，由于無(wú)機(jī)納米顆粒具有高活性,、粒徑小和高表面能等特點(diǎn)，在合成過(guò)程中容易發(fā)生團(tuán)聚,，導(dǎo)致最終在使用過(guò)程中喪失了其該有的物理特性與功能作用,。而且無(wú)機(jī)納米顆粒具有親水疏油的性質(zhì),，很難將其分散到有機(jī)體系中，在高分子材料中的應(yīng)用就會(huì)受到很大的局限,。所以為了防止或改善納米顆粒的上述弊端,，一般需要對(duì)納米顆粒進(jìn)行表面改性。

目前無(wú)機(jī)納米顆粒主要改性方法有偶聯(lián)劑法,、酯化反應(yīng)法,、無(wú)機(jī)物包覆改性法、沉淀表面化學(xué)改性法,、表面活性劑法等,。這些常用的改性工藝方法主要有兩步：第一步是制備納米顆粒,，第二步是選擇合適的修飾劑對(duì)納米粒子表面進(jìn)行改性。該工藝能耗高,，操作復(fù)雜，產(chǎn)品收率較低,。因此,，業(yè)內(nèi)一直在探索納米顆粒改性的新路線，嘗試選擇環(huán)境友好的修飾劑,。

本文以常用的無(wú)機(jī)納米材料-納米碳酸鈣為例,，分析或許值得加大投入研究的改性技術(shù)。

圖片來(lái)源：廣西華納新材料股份有限公司

原位改性法

原位改性法是將合成和表面改性兩種工藝結(jié)合起來(lái),，使納米顆粒變?yōu)槭杷�性的工��,。改性劑在納米顆粒形成的早期添加到系統(tǒng)中，通過(guò)在納米粒子的形成初期,，在納米顆粒的表面形成一層保護(hù)膜,，能較好地防止顆粒的生長(zhǎng)與團(tuán)聚，防止在干燥過(guò)程中產(chǎn)生硬團(tuán)聚并提高其再分散性能,。此工藝具有反應(yīng)條件溫和,、能耗低、生產(chǎn)效益高,、后處理方便等優(yōu)點(diǎn),，是一種較好的表面處理工藝。

Hu等以亞麻籽油為改性劑,，利用碳化法原位合成了疏水性,、呈紡錘狀的納米CaCO₃。Wang等以油酸為改性劑,，在含有乙醇的溶液中碳化Ca(OH)₂漿料,，原位制備了疏水CaCO₃顆粒，平均直徑約為50nm且呈橢圓狀,。黃劍嵐等開(kāi)發(fā)了甘氨酸－液液法生產(chǎn)球霰石型碳酸鈣新工藝,，發(fā)現(xiàn)木質(zhì)素鈉和苯丙乳液兩種高分子可作為晶體控制劑和分散劑來(lái)控制晶體長(zhǎng)大,、改善碳酸鈣分散性。開(kāi)發(fā)了高分子原位改性制備性價(jià)比高的球霰石型碳酸鈣和納米方解石型碳酸鈣新產(chǎn)品及新工藝,，改性后碳酸鈣使用效果顯著,。

納米碳酸鈣生產(chǎn)企業(yè)廣西華納曾公開(kāi)應(yīng)用于硅酮膠行業(yè)的納米碳酸鈣原位表面改性技術(shù)。表示該技術(shù)既克服了納米碳酸鈣濕法表面改性中脂肪酸在水中難以分散的缺點(diǎn),，又避免了在水中大量脂肪酸鹽微膠束的形成,。巧妙地先將堿引入納米碳酸鈣漿液，然后在加熱條件下加入脂肪酸,，脂肪酸與堿反應(yīng)生成的脂肪酸鹽在形成膠束前會(huì)優(yōu)先選擇“原位”吸附于碳酸鈣表面,。脂肪酸鹽物理吸附于納米碳酸鈣表面后可迅速與部分Ca²⁺發(fā)生離子交換,從而釋放出Na+或K⁺或NH₄⁺，因此不必通過(guò)加入大量堿來(lái)溶解分散脂肪酸,，也不會(huì)造成納米碳酸鈣成品有過(guò)高的pH值,。通過(guò)這種方法可在納米碳酸鈣表面形成均勻而完整的包覆層。

眾多研究表明,，原位改性應(yīng)用于納米碳酸鈣,，將納米碳酸鈣制備及其表面改性兩個(gè)步驟在原位同步完成，直接向合成納米碳酸鈣的反應(yīng)體系中加入改性劑,，使納米碳酸鈣剛生成時(shí)就被改性劑包覆,，有效地抑制了碳酸鈣的生長(zhǎng)和團(tuán)聚，使碳酸鈣具有良好的分散性,。此外,，通過(guò)使用不同改性劑或?qū)�工藝條件加以控制，所制備的納米碳酸鈣的晶型晶貌以及粒徑大小均有所不同,。

復(fù)合改性

當(dāng)前復(fù)合改性也是納米碳酸鈣改性的新嘗試,，具體方法是將常用改性工藝復(fù)合使用以達(dá)到協(xié)同增效作用，研究證明復(fù)合改性效果很好,。

顏干才等先用硬脂酸鈉對(duì)納米碳酸鈣進(jìn)行濕法改性,，之后又增加一道干法改性工藝，然后填充到硅酮密封膠中,，發(fā)現(xiàn)復(fù)合改性得到的樣品能更有效提高密封膠的儲(chǔ)存穩(wěn)定性和浸水粘結(jié)性能,。有研究表明，可以通過(guò)機(jī)械化學(xué)法,、溶膠-凝膠法、疏水聚合法等方法將TiO₂包覆在碳酸鈣顆粒表面,，均表現(xiàn)出良好的遮蓋力,，被廣泛應(yīng)用于涂料中。但是除了疏水聚合法,，其他方法制備的CaCO₃/TiO₂復(fù)合材料的表面都具有親水性,，且采用疏水聚合法制備的CaCO₃/TiO₂復(fù)合材料與顏料中有機(jī)體相容性差,，所以通常要對(duì)CaCO₃/TiO₂復(fù)合材料進(jìn)行有機(jī)改性，使其具有疏水性并且提高與有機(jī)體的相容性,。

小結(jié)

以納米碳酸鈣,、納米二氧化硅等為代表的無(wú)機(jī)納米材料的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛，改性方法也層出不窮,。單一改性已經(jīng)逐漸不能滿足應(yīng)用的高要求,。近些年的研究表明，復(fù)合改性具有更優(yōu)異的改性效果,，有望成為未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì),。除此之外，高效改性劑的研發(fā)也是一種發(fā)展趨勢(shì),，并有可能成為研究熱點(diǎn),。

參考資料：

韓飛艷.微分散設(shè)備合成及原位改性典型無(wú)機(jī)納米材料的研究

孟叮等.納米碳酸鈣改性效果的影響因素及評(píng)價(jià)方法

黃劍嵐.原位改性納米碳酸鈣新產(chǎn)品研發(fā)及應(yīng)用評(píng)價(jià) 

廣西華納科技成果.硅酮密封膠專用納米碳酸鈣的研制

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/黑金）

注：圖片非商業(yè)用途，存在侵權(quán)告知?jiǎng)h除,！